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1、紫琅职业技术学院毕业设计题 目：数控车床葫芦类零件的加工工艺与编程副 标 题：学 生 姓 名：龚卫栋所在系、专业：机电工程系、数控技术班 级：数控5091指 导 教 师：邱润生、鲁娣日 期：2012年5月29日I摘 要摘 要本次课题进行的是一个直径70mm、长120mm的葫芦类工件进行设计，这个工件上有圆弧、锥度、退刀槽螺纹孔，材料是45号钢。表面参数比较严格，零件部分表面粗糙度要达到Ra1.6，台阶轴的设计，主要参数，设计要求等都比较重要。通过对课题任务的分析，用CAD对所要加工的零件进行绘图，对零件加工工艺分析，选择该设计为调节盘的数控车床编程与工艺分析，进行数控编程以及数控模拟仿真，得出
2、结论。键词：数控车削 工艺设计 工艺卡片I目 录目 录1、数控车床的概述11.1车床的特点11.1.1机床本身技术参数11.1.2数控系统11.2数控机床的组成22.零件的加工工艺分析32.1零件的装夹32.2走刀路线42.3加工刀具42.3.1 数控机床刀具的特点42.3.2刀具材料42.3.3数控刀具的选择52.4切削用量选择62.5切削三要素62.6镗孔、螺纹72.6.1镗孔工艺72.6.2内螺纹加工工艺73、零件的编程83.1零件的装夹83.2走刀路线93.3刀具的选择及工艺卡片103.4加工程序113.4.1右端轮廓的加工113.4.2左端轮廓的加工123.4.3子程序13致 谢14
3、参考文献15I数控车床葫芦类零件的加工工艺与编程1、数控车床的概述图1-1 数控车床1.1车床的特点数控车床与其他类型的车床相比有下列特点：1）通用性强，生产率高，加工精度高且稳定，操作者劳动强度低。2）适合于复杂零件的加工。3）换批调整方便，适合于多种中小批柔性自动化生产。4）便于实现信息流自动化，在数控车床基础上，可实现CIMS（计算机集成制造系统）。数控机床是一种用电子计算机和专用电子计算装置控制的高效自动化机床。主要分为立式和卧式两种。立式机床装夹零件方便，但切屑排除较慢；卧式装夹零件不是非常方便，但排屑性能好，散热很高。数控铣床分三坐标和多坐标两种。三坐标机床（X、Y、 Z）任意两轴
4、都可以联动，主要用于加工平面曲线的轮廓和开敞曲面的行切。多坐标机床是在三坐标机床的基础上，通过增加数控分度头或者回转工作台，成为4坐标或者5坐标机床（甚至多坐标机床）。多坐标机床主要用于曲面轮廓或者由于零件需要必须摆角加工的零件，如法向钻孔，摆角行切等。摆角形式4坐标的主要为A或B；5坐标机床主要为AB，AC，BC，可根据零件要求选用。摆角大小由加工的零件决定， 如图1-1 数控车床。1.1.1机床本身技术参数1）作台工：零件加工工作平台，尺寸大小应根据加工零件的大小进行选用。2） T形槽：工作台上的T形槽主要用于零件的装夹，其中T形槽的槽数、槽宽、相互间距，需要根据加工工件的特点进行规定。3
5、）主轴：主轴形式，主轴孔形式等。4）进给范围：机床X Y Z三个方向的可移动距离（行程），移动速度的大小；摆角（A B C）的摆动范围，摆动的速度。5）主轴的旋转：主轴的转速，主轴的功率，伺服电机的转矩等。1.1.2数控系统 数控系统是数控机床的核心。现代数控系统通常是一台带有专门系统软件的专用微型计算机。它由输入装置、控制运算器和输出装置等构成，它接受控制介质上的数字化信息，通过控制软件和逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个部分，进行规定、有序的动作。 作为用户，在考虑数控系统的时候，最关心的是系统的可靠性、可能和优越的性价比，因此应该考虑以下几个方面：1）分
6、辨率 分辨率越高，可以清楚的进行控制，适合工业环境使用。2）控制轴数和联动轴数应和购买的机床相配合，符合购买的机床情况。3）标准（基本）功能项目功能越全越好，结合机床使用而定，特别是一些自动补偿、自适应技术模块等先进的检测、监控系统：红外线、温度测量、功率测量、激光检测等先进手段的采用，将在一定程度上大大提高机床的综合性能，保证机床更加可靠精确地自动工作。1.2数控机床的组成本零件将采用FANUC系统进行加工；FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点。数控机床一般由下列几个部分组成： 1）主机，他是数控机床的主要组成部分，包括机立柱、主轴、床身、进给机
7、构等机械部件，他是用于完成各种切削加工的机械部件。2）数控装置，是数控机床的核心，包括印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 3）驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进 给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、曲面的加工。 4）辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测、液压、气动装置、排屑装置和交换工作台还包括刀具及
8、监控检测装置等。 5）编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。6）实习车间数控机床的类型、型号，主要技术性能指标，如表1-1 数控车床的技术参数。表1-1 数控车床的技术参数主要技术参数指标规格型号CKA6150刀架上最大工件回转直径280最大工件长度1000mm最大加工长度930mm最大车削直径400距床身中心高250mm距地面床身中心高1130mmX向行程280mmZ向行程935mm主轴转速范围变频电机，手动三档，档内无级调速45-2200rpm主轴头形式D8主轴通孔直径82主电机功率7.5KwX向刀台快移速度4m/minZ向刀台快移速度8m/min刀台转位重复定位精度
9、0.01mm刀位转换时间20（600）套筒最大行程150mm套筒直径75套筒锥孔锥度莫氏5号数控系统FANUC 0i TB/TC2.零件的加工工艺分析2.1零件的装夹按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具等。按专门化程度可分为以下几种类型的夹具：1) 通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批生产。2) 专用夹具是指专为某一工件的某一加工工序而设计制
10、造的夹具。结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大量生产。3) 组合夹具是指按一定的工艺要求，由一套预先制造好的通用标准元件和部件组装而成的夹具。使用完毕后，可方便地拆散成元件或部件，待需要时重新组合成其他加工过程的夹具。适用于数控加工、新产品的试制和中、小批量的生产。4) 可调夹具包括通用可调夹具和成组夹具，它们都是通过调整或更换少量元件就能加工一定范围内的工件，兼有通用夹具和专用夹具的优点。通用可调夹具适用范围较宽，加工对象并不十分明确；成组夹具是根据成组工艺要求，针对一组形状及尺寸相似、加工工艺相近的工件加工而设计的，其加工对象和范围很明确，又称为专用可调夹具。数控机床夹具常用通用可调夹
11、具、组合夹具。 5) 在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但加紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。 6) 在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类零件，为了保证每次装夹是的精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。 7) 用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。 8) 用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安
12、装刚性好，轴向定位准确。2.2走刀路线1）选择工具：葫芦类零件加工需要调头装夹，装夹中表架及百分表校正2）选择量具：游标卡尺，外径用千分尺测量，圆弧表面用半径样板测量，内孔用内径千分尺测量，内螺纹用外螺纹试配比对，表面粗糙度用表面粗糙度样板比对 。3）选择刀具：粗、精加工外园轮廓用90度外圆车刀，切槽用切槽刀，内螺纹加工用内螺纹车刀切削，内孔表面加工还要到中心钻，麻花钻，内孔车刀，内切槽刀等。4）切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼5）夹住左端，加工右端毛坯外圆，加工端面，圆
13、，内孔，内切槽，内螺纹等，然后调头加工加工的M22工艺头拧紧右端内螺纹中，卡盘夹住工艺头加工工件左端毛坯外圆，加工左端外圆，抛物线和外圆直台等。6）本文零件的加工刀具进给路线为“沿工件轮廓走刀”，因为本零件属于典型轴类零件，结合了螺纹、圆锥、槽、圆弧和孔五个工艺，如果采用“矩形”走刀或“三角形”走刀，不论是走刀路线或是工艺编程将会非常麻烦，而采用“沿工件轮廓走刀”就会避免这样的问题，使整个加工过程变得简单易操作。2.3加工刀具2.3.1 数控机床刀具的特点数控加工对刀具的要求不仅精度高、强度大、刚度好、寿命长。而且要求尺寸稳定、安装调整方便。切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀
14、具的切削性能有显著的提高。切削技术由传统的切削工艺向创新制造工艺的飞跃，大大提升了车削速度。刀具工业由脱离使用、脱离用户的低级阶段向面向用户、面向使用的高级阶段的飞跃，成为用户可利用的专业化的社会资源和合作伙伴。成为现代数控加工技术的关键技术。与现代科学的发展紧密相连，是应用材料科学、制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶。2.3.2刀具材料数控车床使用的刀具材料一般为高速钢、硬质合金、涂层硬质合金和陶瓷。在数控切削加工时，数控刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和摩擦，数控刀具在高温下进行切削的同时，还承受切削力、冲击和振动，因此数控刀具材料应满足以下基本条件：1)硬度刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度应在62HRC以上，并要求保持较高的高温硬度。2)耐磨性耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，它是刀具材料力学性能、组织结构和化学性能的综合反映。3)强度和韧性一种好的刀具材料，应根据它的使用要求，兼顾硬度和耐磨性两方面的性能，有所侧重。满足高切削力、冲击和振动的条件。4
